随着土木工程的迅猛发展,传统的土木工程材料也在不断地进步与改善,高分子复合材料在保证强度的前提下质量较轻,纤维增强复合材料进一步增加了其强度,而碳纳米管由于自身优异的力学性能成为了这类复合材料的理想增强材料,研究它们已成为时代趋势。分子动力学模拟计算精度高,对场地要求小,是研究这类材料的有效工具,但是它的模拟尺度大多属于微观,在更大尺度的介观方面,为了提高计算效率,就需要用到粗粒化分子动力学模拟。本文在微观尺度,对碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的力学性能进行了模拟分析,提取了此体系的粗粒化参数,并将其用于介观尺度上的力学性能分析。首先,采用分子动力学模拟的方法,分析了碳纳米管对聚甲基丙烯酸甲酯的增强作用,用含有不同质量分数的模型,求得杨氏模量与加入碳纳米管数量之间的关系,研究了碳纳米管对复合材料的力学增强机理。在碳纳米管上接枝羧基,阐述了接枝影响复合材料力学性能的本质是增强了碳纳米管与复合材料之间的界面作用强度。通过加入碳纳米管,得到了其会降低基质的玻璃态转变温度的事实。然后,采用恒应变法,提取了碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯体系的粗粒化参数,用聚合物链的拉伸以及碳纳米管的拔出模拟,对得到的粗粒化参数进行了修正。之后对粗粒化模型和全原子模型得到的数据进行比较,验证了得到参数的合理性。为了给其他材料的粗粒化参数修正过程提供参考,还讨论了势阱参数和平衡距离对模型杨氏模量与密度的关系。最后,采用建立的粗粒化模型,在介观尺度对碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯体系的力学性能进行分析,系统研究了碳纳米管的质量分数、长径比以及分散状态对体系力学性能的影响。结果表明:（1）质量分数并不是唯一影响复合材料杨氏模量的因素,碳纳米管的取向性是重要因素之一;（2）当长径比较大时,由于碳纳米管不容易分散在基质中,会产生团聚效应,使得复合材料的刚度显著增强;（3）相比于分散状态更好的模型,团聚的碳纳米管能够起到对材料韧性的强化作用,但体系的最大应力相差不大,这是因为材料断裂的主要影响因素是基质之间的化学键,碳纳米管只能在拉伸的初始阶段增强复合材料抵抗变形的能力。拉伸的过程中,非团聚状态的碳纳米管会发生取向的改变,从而增强材料的杨氏模量以及最大应力,同时带来材料韧性的下降,最大应力向前偏移。